信号与信息技术

1、7.4 信号与信息（6个小题，6分）1. 信号与信息的定义及区别（1分） 2. 信号的分类及判别（1分）3 模拟信号描述、处理及变换（2分）4. 数字信号的处理(2分）7.4信号与信信息7.4.1信信号及信信号的分分类7.4.2信息7.4.3模拟信号号的描述述及增强7.4.4模拟信号号滤波7.4.5模拟信号号变换7.4.6数字信号号的逻辑辑编码与与逻辑演演算7.4.7数字信号号的数值值编码与与数值运运算7.4.8信号的采采样及采采样定理理7.4.1信号及信信号的分分类7.4.1.1信号7.4.1.2信号的分分类7.4.1.1信号的描描述1信号信号代表表着消息息，消息息中又含含有信息息，信号号可

2、以看看作是信信息的载载体。信号是信信息的表表现形式式。7.4.1.2信号的分分类1确定性性信号和和不确定定性信号号（随机信号号）2模拟信信号和数数字限信信号模拟信号号：由非非电信号号转换而而来的电电信号。模拟信号号实际上上是指连连续时间间信号数字信号号：以二二进制数数字符号号“0”和“1”为代码对信息息进行编编码的信信号3连续时时间信号号和离散散时间信信号按信号是是否是时时间的连连续函数数划分，将信号号分为连连续时间间信号和和离散时时间信号号。4周期信信号和非非周期信信号按信号是是否具有有重复性性，可以以将信号号划分为为周期信信号和非非周期信信号。5.采样信号号与采样样保持信信号采样信号号是一

3、种种离散信信号，采采样保持持信号兼兼有离散散和连续续双重性性质。1确定性性信号和和不确定定性信号号（随机机信号）图1-1所示的各各个信号号中（a）、（b）和（c）为确定性性信号，可以写写出确定定的函数数表达式式，而（d）和（e）为随机信信号，无无法写出出确定的的函数表表达式。（a）（b）（c）（d）（e）图1-1几种常见见信号2连续时时间信号号和离散散时间信信号图1-2模拟信号号时间和数数值都连连续的信信号称为为连续时时间信号号（模拟拟信号）图1-3数值不连连续的离离散信号号时间离散散或数值值离散或或时间、数值都都离散的的信号称称为离散散信号3周期信信号和非非周期信信号图1-4连续周期期信号图

4、1-5离散周期期信号本部分小小结（1）信号是是信息的的载体，是信息息的表现现形式，是通信信传输的的客观对对象，一一般表现现为随时时间变化化的某种种物理量量。（2）信号具具有时间间特性和和频率特特性（3）信号的的分类包包括：确确定性信信号和随随机信号；模拟信信号和数数字信号号；连续续时间信信号和离离散时间间信号；周期信信号和非非周期信信号；采采样信号号和采样样保持信信号。模拟信号号(连续时间间信号)数字信号号(代码信号号:0,1)7.4.2信息息1.信息信息是事事物状态态和特征征的反映映和描述述形式.2.模拟信号号与信息息在时间域域中，模模拟信号号是信息息的表现现形式；在频率域域中，信信息被装装

5、载与模模拟信号号的频谱谱结构中中。3.数字信号号与信息息（1）数字信信号可以以用来对对“数”进行编编码，实实现数值值信息的的表示、运算、传送和和处理；（2）数字信信号可以以用来对对文字和和其它符符号进行行编码，实现符符号信息息的表达达、传送送和处理理；（3）数字信信号可以以用来表表示逻辑辑关系，实现逻逻辑演算算、逻辑辑控制等等。7.4.3模拟信号号的描述述及增强强模拟信号号的时间间域描述述如:交流电流流或电压压信号（周期信信号） Im2TiO模拟信号号是连续续的时间间信号,可分为周周期信号号和非周周期信号号.非周期信信号也可可通过数数学变换换变成周周期性信信号.总之,模拟信号号既是时间信号号又

6、是频频率信号号。模拟拟信号是是由一系系列谐波波信号叠叠加而成成，周期信号号的频谱谱是离散散的，非非周期信信号的频频谱是连连续的。阶跃信号号（非周周期信号号）模拟信号号的频率率域描述述（模拟信信号是频频率的函函数）模拟信号号增强：将微弱弱的信号号放大到到足以被被识别和和利用。7.4.4模拟信号号滤波滤波：从从模拟信信号中滤滤去部分分谐波信信号。滤波器能能选出有有用的信信号，而而抑制无无用的信信号，使使一定频频率范围围内的信信号能顺顺利通过过，衰减减很小，而在此此频率范范围以外外的信号号不易通通过，衰衰减很大大。按频率范范围的不不同，滤滤波器可可分为低低通、高高通、带带通三种种类型。当0时，|T(

7、j)|衰减很快快显然，电电路能使使低于0的信号顺顺利通过过，衰减减很小，而使高高于0的信号不不易通过过，衰减减很大，称为低通滤波波器。 幅频特性0| Auf0 | T(j) |O1.低通滤波波高通滤波波器电路路能使频频率大于于0的信号通通过，而小于于0的信号被被阻止，称为高通滤波波器。2.高通滤波波 幅频特性0| Auf0 | T(j) |O3.带通滤波波从模拟信信号中滤滤除一定定频率区区间内的的谐波信信号，称称为带通通滤波。7.4.5模拟拟信号变变换及识识别1.模拟信号号变换为为模拟信信号(1)强电:如变压器器的电压压变换及及电流变变换(2)弱电:模拟电子子技术中中的放大大（电压压放大、功率

8、放放大）及及集成运运算放大大器（比比例、加加法、减减法、积积分、微微分等）的信号号运算2.模拟信号号变换为为数字信信号采用AD转换器(单片集成成块)实现即输输入模拟信号就就可以直直接得到到数字信信号的输输出.3.模拟信号号识别（主要利用用滤波器器滤除夹夹杂信号号）从夹杂着着许多其其他信号号的信号号中把所所需要的的信号提提出来。7.4.6数字信号号的逻辑辑编码与与逻辑演演算逻辑编码码采用”0”和”1”。分别称为为逻辑“0”和逻辑“1”。这里“0”和“1”并不表示示数量的的大小，而是表表示两种种相互对对立的逻逻辑状态态。逻辑编码码所表示示的是逻辑关系系，而不是数数量关系系。1.常量与变变量的关关系

9、0律1律同一律反律(还原律)互补律逻辑演算算法则2.逻辑代数数的基本本运算法法则普通代数数不适用！结合律分配律交换率吸收律(1) A+AB = A (2) A(A+B) = A（3）（4）反演律例1：化简3.应用逻辑辑代数运运算法则则化简（1）并项法法例2：化简（2）加项法法十六进制数二进制数十进制数Q3 Q2 Q1 Q00H1H2H3H4H5H6H7H8H 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 0 0 0 1 1 0 1 0 0 0 1 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 0 00 12345678十六进制数二进制数十进制数Q3 Q2 Q1 Q0 9H AH BH CH D

10、H EH FH 1 0 0 1 1 0 1 0 1 0 1 1 1 1 0 0 1 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 19 101112131415 16 0 0 0 0 0 7.4.7数字信号号的数值值编码与与数值运运算1.数字信号号的数值值编码(8421码):2.二进制与与十进制制(BCD码),二进制与与十六进进制之间间的转换换n位二进进制数能能表达的的最大十十进制数数:十进制转转换为二二进制:采用除以以2余数法二进制转转换为十十进制（BCD)，二进制制的权3.数数字信号号的数值值运算(1).二进制制数的数数值运算算法则:(2)二进制加加法:(3)二进制减减法:可将减法法运算转转化为

11、被被减数代代码和减减数补码码之间的加加法运算算。在二进制制数运算算中采用用补码的的形式表表示负数数，一个二进进制数的的补码等等于这个个数的反反码加1。反码：它它是一个个二进制制数按位位取逻辑辑“反”后所组组成的代代码。如数1010的反码是是0101为了区分分正数和和负数，把二进进制的最最高位即即MSB位作为符符号位，并以MSB=0表示正数数，以MSB=1表示负数数。一组组4bit代码所能能表示的的正数（原码）和负数数（补码码）见表表中P116gfedcba4. 用数码管显示 由七段发光二极管构成例：共阴极接法a b c d e f g 0 0 1 0 0 1 01101101低电平时时发光高电平时时发光共阳极接法abcgdef+dgfecbagfedcba共阴极接法abcdefg SuC+ui+uo+模拟开关关模拟输入入信号7.4.8.信号的采采样及采采样定理理1.采样保持持电路：采样存储储电容采样脉冲冲电压跟随随器2.工作原理理1.采样保